“局域场调控智能红外探测”荣获2025年度中国科学院杰出成就奖基础研究奖

1月28日，上海技术物理研究所“局域场调控智能红外探测”荣获2025年度中国科学院杰出成就奖基础研究奖。该项成果瞄准空天红外探测海量数据原位智能识别的国家重大战略需求，发现了红外光电响应可重构新效应，提出了局域场精准引导离子有序排布新机制，通过光、电协同在时空维度实现局域场指数突变与载流子精准操控，破解了红外感知–计算一体化与双极性光电记忆难题，建立了红外光电响应可重构加权计算方法，构筑了“探测端光处理-计算端电识别”同质集成新架构，实现了红外动目标精准识别，引领了国际智能红外探测领域的研究，为我国空天红外探测跨代发展提供关键理论基础。成果被国际知名同行评价为“集成了探测、存储和计算功能”“代表着先进”“实现了高准确率识别”等。

什么是局域场调控智能红外探测？它与传统红外探测有什么根本不同？

可以把传统红外探测器理解为一台“温度录像机”——它只忠实记录场景中的热分布，所有识别、分析和决策任务都留给后端的计算机完成。而局域场调控智能红外探测，则是在探测器中植入了“会思考的微像元”。通过精准调控像元内部的微观电场，这些“智能像元”能在信号产生的瞬间就对信息进行初步筛选：增强关键目标信号、抑制无关背景干扰，甚至对动态变化和细微差异更加敏感。这相当于将一部分计算任务前移至感知环节，让探测器在“看见”的同时就开始“理解”，从而实现更高效、更节能、更敏捷的红外智能感知。

这项研究是在什么样的背景下启动的？目前取得了哪些代表性进展？

当前，传统红外器件性能已逐渐逼近材料与工艺的物理极限，仅靠提升灵敏度或降低噪声，难以满足未来复杂场景对实时性、低功耗和信息提取效率的高要求。团队开始探索一个根本问题：红外探测能否从“先成像、后计算”走向“边感知、边计算”？由此，团队将创新焦点转向探测器内部的局域场调控工程，希望通过器件物理层面的革新，为红外感知的智能化开辟新路径。经过从概念验证、机理分析到器件优化、系统集成的持续攻关，该方向已在国际顶尖学术领域崭露头角，相关成果相继发表于《Science》(2021)；《Nature Electronics》(2021)；《Nature Nanotechnology》（2023）等权威期刊，标志着我国在智能红外感知领域已跻身国际前沿。

将一个新物理机制转化为可靠器件，过程中最大的挑战是什么？团队如何突破？

最大的挑战在于如何让一个“物理上可行但工程上模糊”的新机制，变得可验证、可重复、可解释。局域场效应发生在微纳尺度，极易与材料缺陷、工艺波动等干扰因素混杂，导致早期实验结果时好时坏、难以捉摸。团队采取的策略是系统性理论构建与跨维度实验验证：通过设计多种结构参数对比实验，结合电学、光学等多维度表征手段，反复交叉印证，逐渐剥离干扰，厘清了局域场调控的真实作用边界。在最困难的阶段，当实验数据与理论模型多次不符时，团队没有急于求成，而是回归问题本质，通过深度集体讨论，重新梳理研究路径，区分核心机制与工程细节，最终实现了从“现象观测”到“机理确认”的关键跨越。

这项技术目前处于什么阶段？未来有哪些值得期待的方向？

目前，团队正着力推动这项技术从实验室走向实际应用，致力于构建覆盖“智能探测器—智能读出电路—智能视觉系统”的完整技术体系。同时，团队持续深化光电传感物理机制研究，探索不同材料体系与局域场调控模式的结合，进一步释放器件潜能。近期，团队在大尺寸智能光电材料与芯片制备方面取得重要进展，相关成果即将在《Nature Nanotechnology》发表，并受邀在《Nature Materials》撰写该领域的综述论文，系统展望智能红外光电器件的未来发展趋势。这些工作标志着该方向正朝着规模化、体系化应用稳步迈进。

团队是如何凝聚并高效协作的？有哪些令人印象深刻的瞬间？

这是一支以青年为主力、平均年龄仅37岁的团队，采取“分组攻坚、协同讨论”的有机协作模式。研究所给予的长期稳定支持，尤其是鼓励年轻人挑大梁的氛围，让团队能心无旁骛地投身于这类前沿探索中。令人印象深刻的往往不是某个单独的突破瞬间，而是那些“连通时刻”——当理论分析、实验数据与系统需求在反复讨论中相互咬合；当多次失败后，器件响应第一次出现稳定且符合预期的规律；当团队从初期各有侧重点逐渐凝聚共识，形成合力。这些时刻让每位成员真切感受到，自己正在参与构建一幅更大的技术图景。

这样的团队氛围，给科研工作者带来怎样的成长？

在这里，科研不是单打独斗，而是在集体智慧中寻找共鸣。团队强调“在不确定性中保持战略定力”，不追求短平快成果，而是鼓励从物理本质出发，敢于探索、反复验证。成员们逐渐养成了系统性思维习惯：不仅关注器件本身的指标，更会思考它在整个红外感知链条中的价值，以及如何回应真实世界的应用需求。这种以问题为中心、以协同为支撑的科研文化，让个人成长与团队进展同频共振，也使得团队能在前沿领域持续产出原创性成果。

从跟随到引领，从“看见”到“思考”，局域场调控智能红外探测正悄然推开感知新世界的大门。

局域场调控红外探测芯片效果示意图

“局域场调控智能红外探测”团队成员合影

供稿：苗金水

编辑：虞慧娴